菜籽油粉末油脂的工艺研究

黄 晴，祁 炜，陈伯男，廖卢艳*

（湖南农业大学 东方科技学院，湖南 长沙 410128）

粉末油脂是通过使用乳化剂、蛋白质、糊精、抗氧化剂和调味剂等物质与油脂混合，采用一定的工艺加工而制成的粉末状产品[1-2]。其作为一种新型的油脂产品，既保持了油脂的固有特性，又能弥补其不足之处，而且还赋予了油脂许多新的特性，如受温度变化影响小、对其他粉体原料分散性良好、能改善食品组织、水溶性好、能保持良好的性能，并且便于携带、运输、方便应用于其他食品的加工生产中等[3-5]。菜籽油俗称菜油，是我国主要的植物油品种，产量仅次于棕榈油和豆油，储量大，品种多，营养价值也很高[6-7]。菜籽油经喷雾干燥制成粉末油脂后，特性和加工性质得到明显改善，应用范围也极大拓展，可广泛用于食品加工、饮食行业、保健食品、调味品生产等领域[8-12]。

采用喷雾干燥对菜籽油粉末油脂配方的工艺参数进行研究，考察了壁材配比、芯壁材配比、乳化剂添加量和固形物含量等因素对粉末油脂包埋率的影响，通过正交试验，优化了菜籽油粉末油脂配方的工艺条件，并对菜籽油粉末油脂产品质量进行了评价，以期为深度开发菜籽油产品提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

四级纯正菜籽油：市售；阿拉伯胶、麦芽糊精、蔗糖脂肪酸酯、甘油单硬脂酸酯（均为食品级）：杭州普修生物科技有限公司；石油醚（分析纯）：济南市中鑫悦化工有限公司。

1.2 仪器与设备

TP-213分析天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；BME100L高剪切混合乳化机：上海威宇机电制造有限公司；WPG-220A喷雾干燥机：山东奥诺能源科技有限公司；101-2AB型电热鼓风干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；DGG-9070型电热恒温鼓风干燥箱：上海森信实验仪器有限公司；SHZ-B电热恒温水浴锅：上海浦东物理光学仪器厂

1.3 方法

1.3.1 微胶囊粉末油脂制备工艺流程及操作要点

选取用阿拉伯胶和麦芽糊精为复合壁材，按照一定芯材、壁材的配比先称取一定量的复合壁材，加入适量的纯净水，并用电炉加热至65 ℃，用玻璃棒搅拌使其溶解，再缓慢加入一定量的菜籽油，搅拌均匀。再根据菜籽油的添加量加入复合乳化剂（蔗糖脂肪酸酯∶甘油单硬脂酸酯为1∶1），用玻璃棒搅拌加热，待其完全溶解后，用转速为3 000 r/min的高剪切混合乳化机均质10 min，使溶液混合均匀，无颗粒状固体存在，呈乳状液，再在一定压力下均质3次，均质后的乳状液进行喷雾干燥，获得成品粉末油脂。

1.3.2 水分含量测定

按照国标GB 50093—2010《食品中水分的测定》采用105 ℃恒重法测定粉末油脂含水率。

1.3.3 总油含量的测定

按照国标GB 2906—1982《谷类油料作物种子粗脂肪测定方法》中索氏抽提法测定。

1.3.4 表面油含量的测定[13]

称取2.0 g制备好的粉末油脂于烧杯中，将50 mL石油醚分3次加入烧杯，每次均振荡、抽滤，合并滤液转移至已质量恒定的锥形瓶（m1）中，回收石油醚后蒸干，在65 ℃下烘干至质量恒定（m2），表面油含量计算公式为：

式中：m为样品质量，g；m1为干燥至质量恒定锥形瓶质量，g；m2为干燥至质量恒定的样品及锥形瓶质量，g。

1.3.5 微胶囊效果的测定

粉末油脂微胶囊的效果用包埋率来衡量。

1.3.6 菜籽油粉末油脂配方优化

（1）复合壁材配比对包埋率的影响

阿拉伯胶有良好的乳化特性，与其他水溶性胶体相比，还具有适合于喷雾干燥的高溶解性和低黏度特性，这使其成为包埋脂质颗粒的理想材料[14]。而麦芽糊精是可用作壁材的一种多聚淀粉，其优点有价格相对较低、高固形物含量和良好的抗氧化性，可与其他壁材配合使用[15]。在阿拉伯胶与麦芽糊精的质量比分别为3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，芯壁材配比1∶5，乳化剂添加量3%，固形物质量分数25%。均质压力30 MPa，喷雾干燥进料温度45 ℃、进风温度180 ℃、出风温度90 ℃的条件下制备粉末油脂，考察壁材配比对粉末油脂包埋率的影响。

（2）芯壁材配比对包埋率的影响

采用阿拉伯胶与麦芽糊精配比为1∶1，其他条件同上，选取芯壁材配比1∶1、1∶3、1∶5、1∶7、1∶9共5个水平，考察芯壁材配比对粉末油脂包埋率的影响。

（3）乳化剂添加量对包埋率的影响

采用芯壁材配比为1∶5，其他条件同上，选取乳化剂添加量2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%5个水平，考察乳化剂添加量对粉末油脂包埋率的影响。

（4）总固形物质量分数对包埋率的影响

采用阿拉伯胶与麦芽糊精配比为1∶1，芯壁材配比为1∶5，乳化剂添加量为3%，选取了5个梯度总固形物质量分数，即15%、20%、25%、30%、35%，其他条件同上，考察固形物质量分数对粉末油脂包埋率的影响。

（5）菜籽油粉末油脂配方优化的正交试验

为了确定菜籽油粉末油脂的最佳配方，在单因素试验的基础上进行正交试验。以复合壁材的配比、芯壁材配比、固形物质量分数和乳化剂的添加量作为正交试验的3个因素，进行4因素3水平的正交试验，因素水平见表1。

表1 菜籽油粉末油脂配方优化的正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test for rapeseed oil powder formula optimization

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 复合壁材的配比对包埋率的影响

以阿拉伯胶与麦芽糊精的质量比分别为3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，分析阿拉伯胶与麦芽糊精的不同质量配比对粉末油脂包埋率的影响，结果见图1。由图1可以看出，当阿拉伯胶与麦芽糊精的质量比为1∶1时，粉末油脂的包埋效果最好。阿拉伯胶的用量过高或过低粉末油脂的包埋效果都不够理想，因为阿拉伯胶用量过高，乳化液黏度过大，不利于喷雾干燥；用量过低乳化液的稳定性不好。因此选择复合壁材中阿拉伯胶与麦芽糊精的质量比为1∶1。

图1 复合壁材配比对包埋率的影响Fig.1 Effect of different ratio of composite wall on embedding rate

2.1.2 芯壁材的配比对包埋率的影响

由图2可知，起初芯壁材配比对粉末油脂包埋效果的影响主要表现在随着壁材用量的增加，粉末油脂的包埋率逐渐增加。当芯壁材的比例为1∶5时，粉末油脂的包埋率达到最高，但随着壁材用量的进一步增加，包埋率反而减少。喷雾干燥芯壁材的比例对制备粉末油脂的效率有很大的影响，芯材含量过高，在有限壁材条件下使得喷雾干燥的速度变得缓慢，造成芯材损失；芯材含量过低，对壁材造成浪费[16]。因此选择芯材与壁材的配比为1∶5。

图2 芯壁材配比对包埋率的影响Fig.2 Effect of different ratio of core wall on embedding rate

2.1.3 乳化剂的添加量对包埋率的影响

由图3可知，随着乳化剂添加量的增加，粉末油脂包埋率逐渐提高，但是当乳化剂添加量达到3%以后，再继续增加用量，包埋率呈现下降的趋势，且乳化剂添加量越大，乳化液的黏度也随之增大，从而影响喷雾干燥的顺利进行。因此选择乳化剂的添加量为3%。

图3 不同乳化剂添加量对包埋率的影响Fig.3 Effect of different emulsifier addition on embedding rate

2.1.4 总固形物质量分数对包埋率的影响

图4 固形物质量分数对包埋率的影响Fig.4 Effect of different solid content on embedding rate

由图4可以看出，固形物质量分数增大，包埋率也随着上升，质量分数在20%时，包埋率最高，继续增加固形物含量，包埋率又开始降低，这主要是由于固形物质量分数增大，含水减少，有利于液滴的干燥、囊壁的形成。继续增加后，乳液黏稠度增加，干燥又开始变得困难，导致包埋率降低。因此选择总固形物质量分数为20%。

2.2 菜籽油粉末油脂配方优化正交试验

分别以复合壁材的配比、芯壁材配比、固形物质量分数和乳化剂的添加量为因素，进行4因素3水平的正交试验，确定菜籽油粉末油脂配方的最佳工艺参数。正交试验结果与分析见表2，方差分析见表3。

表2 菜籽油粉末油脂配方优化的正交试验结果与分析Table 2 Result and analysis of orthogonal test for rapeseed oil powder formula optimization

表3 正交试验结果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment results

从表2中直观找出最佳水平组合为5号处理组，即A2B2C3D1。其粉末油脂包埋率为83.68%，是9组试验中包埋效果最好的，极差R表明，影响菜籽油粉末油脂包埋率的因素主次关系为A＞B＞D＞C，说明在菜籽油粉末油脂工艺的最佳配方参数条件下，因素A即复合壁材的配比为最重要因素；其次分别是因素B和因素D，即芯壁材配比和固形物质量分数；因素C即乳化剂的添加量对粉末油脂包埋率的影响相对较小，最佳因素水平为A2B2C3D2。通过验证试验可知，在此条件下，其粉末油脂的包埋率为83.72%，总含油量为21.5%，表面含油率为3.5%。故确定菜籽油粉末油脂配方的最佳工艺参数为A2B2C3D2，即：阿拉伯胶和麦芽糊精的配比为1∶1，芯材和壁材的配比为1∶5，乳化剂添加量为3.5%，固形物质量分数为25%。由表3方差结果分析可知，4个因素对菜籽油粉末油脂包埋率结果影响均不显著。

2.3 产品质量指标

喷雾干燥法制备的菜籽油粉末油脂为乳白色，水分含量≤4%，不结块，溶解性好，具有一定的流散性，无异味，入口细滑，不吸潮，其储藏稳定性优于未经喷雾干燥处理的菜籽油。

3 结论

以喷雾干燥微胶囊化方法制备榨菜籽油粉末油脂。通过在单因素试验的基础上进行4因素3水平的正交试验，在均质压力30 MPa，喷雾干燥进料温度45 ℃、进风温度180 ℃、出风温度90 ℃的条件下制备粉末油脂，确定了菜籽油粉末油脂配方优化工艺参数为阿拉伯胶和麦芽糊精的配比1∶1，芯材和壁材的配比1∶5，固形物质量分数25%，乳化剂添加量3.5%。此条件下包埋率可以达到83.72%。喷雾干燥法制备的菜籽油粉末油脂为乳白色，水分含量≤4%，不结块，溶解性好，具有一定的流散性。无异味，入口细滑，不吸潮，其储藏稳定性优于未经喷雾干燥处理的菜籽油。

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